Ulimwengu Wote Mzima Wenye Kutisha

Kile Ambacho Nadharia ya Mshindo Mkubwa Hueleza—Na Kile Ambacho Haielezi

KILA asubuhi ni muujiza. Ndani kabisa katika jua la asubuhi, hidrojeni inayeyushwa kuwa heli katika halijoto ya mamilioni ya digrii. Miali-X na miali-gama ambayo ni yenye nguvu sana inamiminika kutoka kitovu cha jua hadi kwenye tabaka za jua zinazolizingira. Jua lingelikuwa lenye wangavu, miali hii ingelipasua ikiwa na joto jingi hadi kwenye sehemu ya nje ya jua kwa sekunde chache. Badala ya hivyo, huanza kuruka-ruka kutoka atomu zilizofungwa kwa uthabiti hadi atomu za “uhami” wa jua, pole pole zikipoteza nishati. Siku, majuma, karne nyingi, hupita. Maelfu ya miaka baadaye, unururishi huo ambao wakati mmoja ulikuwa hatari hatimaye huibuka kwenye sehemu ya nje ya jua ukiwa nuru nyanana ya manjano yenye kuburudisha—ikiwa haidhuru tena bali ikifaa kwa ajili ya kupasha joto dunia kwa ujoto wayo.

Kila usiku ni muujiza pia. Jua nyinginezo hutumwekea-mwekea zikivuka anga pana ya galaksi yetu. Zina ushelabela wa marangi, saizi, halijoto, na mikondo mbalimbali. Nyingine ni kubwa mno hivi kwamba ikiwa moja lingekuwa mahali pa jua letu, kile kingebaki kwa sayari yetu kingekuwa ndani ya nyota hiyo kubwa mno. Jua nyinginezo ni ndogo mno, vijinyota vyeupe hivi—vidogo kuliko dunia yetu, lakini vyenye uzito wa jua letu. Nyingine huchipua mwendo kwa amani kwa mabilioni ya miaka. Nyingine zaelekea kwenye ukingo wa milipuko ya supanova ambao utaziharibu, kwa kipindi kifupi zikiangaza kuliko galaksi zote.

Watu wa kikale walisimulia kuhusu madubwana wa baharini na miungu yenye kupigana, kuhusu majoka na makasa na ndovu, kuhusu maua ya yungiyungi na miungu yenye kuota ndoto. Baadaye, wakati wa ile iliyoitwa Enzi ya Kusababu, miungu ilitupiliwa mbali na “ulozi” mpya wa kanuni za kalkula na Newton. Sasa twaishi katika enzi ambayo haina ushairi na hekaya za kale. Watoto wa enzi ya leo ya atomu wamechagua kama kigezo chao cha uumbaji, si dubwana wa kale wa baharini, si “mashine” ya Newton, bali ile ishara yenye kunasa mno ya karne ya 20—bomu la atomu. “Muumba” wao ni mlipuko fulani. Wao huuita mlipuko wao wa ulimwengu wote mzima, mshindo mkubwa.

Kile Ambacho Mshindo Mkubwa “Hueleza”

Fasiri iliyo maarufu sana ya mtazamo wa kizazi hiki kuhusu uumbaji hutaarifu kwamba miaka ipatayo bilioni 15 hadi 20 iliyopita, ulimwengu wote mzima haukuwapo, wala utupu wa anga. Hakukuwa na wakati, hakukuwa na mata—hakuna chochote ila uzito mdogo, sehemu ndogo mno iitwayo umosi, ambayo ililipuka kuwa ulimwengu wote mzima wa sasa. Mlipuko huo ulitia ndani kipindi kifupi katika sehemu ndogo ya sekunde wakati ulimwengu wote mzima mchanga ulipanuka, au kutanuka, kwa kasi mno kuliko mwendo wa nuru.

Wakati wa dakika chache za kwanza za mshindo mkubwa, uyeyunganishaji wa kinyukilia ulitukia kwa mweneo wa ulimwengu wote mzima, hilo likisababisha vile vipimo vya sasa vya ukolevu wa hidrojeni na heli na angalau sehemu ya lithi katika uvukwe wa anga za kinyota. Labda baada ya miaka 300,000, joto lenye kuenea kote katika ulimwengu wote mzima lilipungua kuliko joto la uso wa jua, likiruhusu elektroni kutulia kwenye mizunguko kuzunguka atomu na kuachilia mmweko wa photoni, au nuru. Mmweko huo wa awali waweza kupimwa leo, hata ingawa umepoa mno, kwa unururishi wa awali wa ulimwengu wote mzima kwenye kasimawimbi ya kijiwimbi ulinganao na halijoto la Kelvini 2.7.a Kwa hakika, ilikuwa ni uvumbuzi wa unururishi huu wa awali katika miaka ya 1964-1965 ambao ulisadikisha wanasayansi wengi kwamba kulikuwa na ukweli fulani kuhusu nadharia ya mshindo mkubwa. Hiyo nadharia pia hudai kueleza kwa nini ulimwengu wote mzima huonekana kupanuka kuelekea pande zote, magalaksi ya mbali yakionekana kutukimbia au kukimbizana kwa mwendo wa kasi mno.

Kwa kuwa nadharia ya mshindo mkubwa huonekana kueleza mambo mengi sana, kwa nini tuitilie shaka? Kwa kuwa pia kuna mengi ambayo haielezi. Kutolea kielezi: Mwastronomia wa kale Tolemi alikuwa na nadharia kwamba jua na sayari zilizunguka dunia katika miviringo mikubwa, zikifanyiza miviringo midogo kwa wakati uleule, iitwayo vijiviringo. Hiyo nadharia ilionekana kueleza mwendo wa sayari. Kadiri waastronomia kwa karne nyingi walivyokusanya habari zaidi, wanaanga wa Kitolemi sikuzote wangeweza kuongezea vijiviringo vya ziada kwenye vile vijiviringo vingine vyao na “kueleza” hiyo habari mpya. Lakini hilo halikumaanisha kwamba hiyo nadharia ilikuwa sahihi. Mwishowe kulikuwa na habari nyingi mno zilizohitaji kufafanuliwa, na nadharia nyinginezo, kama vile maoni ya Copernicus kwamba dunia ilizunguka jua, zilieleza mambo vizuri zaidi na kwa usahili zaidi. Leo ni vigumu kupata mwastronomia anayefuata nadharia ya Tolemi!

Profesa Fred Hoyle alifananisha jitihada za wanaanga wa Kitolemi za kujaribu kuunga upya nadharia yao iliyosambaratishwa na mavumbuzi mapya na zile jitihada za waamini wa mshindo mkubwa leo za kuweza kuidumisha nadharia yao. Yeye aliandika katika kitabu chake The Intelligent Universe: “Jitihada kubwa za wachunguzi zimekuwa kuficha migongano katika nadharia ya mshindo mkubwa, ili kujenga oni fulani ambalo limekuwa tata zaidi na lenye kulemea.” Baada ya kurejezea utumizi usiofaulu wa vijiviringo vya Tolemi ili kuokoa nadharia yake, Hoyle aliendelea: “Sisiti-siti kusema kwamba kwa sababu ya hayo, wingu jeusi laning’inia juu ya nadharia ya mshindo mkubwa. Kama nilivyotaja awali, wakati kigezo cha kweli kinapoelekezwa dhidi ya nadharia, kwa kawaida si rahisi hiyo ipone.”—Ukurasa 186.

Gazeti la New Scientist, la Desemba 22/29, 1990, lilirudia maoni kama hayo: “Mbinu ya Tolemi imetumiwa mno kwa . . . kiolezo cha kianga cha mshindo mkubwa.” Kisha makala hiyo yauliza: “Twaweza kupataje maendeleo halisi katika fizikia ya nishati na sayansi ya anga? . . . Ni lazima tuwe wanyoofu na kusema waziwazi zaidi kuhusu uhalisi wa makisio ya baadhi ya mengi ya madhanio yetu tuyahaziniyo.” Uchunguzi mpya sasa wamiminika.

Maswali Ambayo Mshindo Mkubwa Haujibu

Ugumu mkuu kwa mshindo mkubwa umetokana na wachunguliaji wakitumia lenzi zilizosahihishwa za Darubiniupeo ya Angani ya Hubble kupima umbali wa magalaksi mengineo. Hiyo habari mpya inawatia hofu wananadharia!

Mwastronomia Wendy Freedman na wengine hivi majuzi walitumia Darubiniupeo ya Angani ya Hubble kupima umbali wa galaksi katika jamii ya nyota ya Mashuke, na kipimo chake chadokeza kwamba ulimwengu wote mzima unapanuka kwa kasi zaidi, na hivyo ni mchanga zaidi, kuliko ilivyodhaniwa hapo awali. Kwa hakika, hiyo “yaonyesha umri wa ulimwengu wote mzima kuwa mchanga kufikia miaka bilioni nane,” likaripoti gazeti Scientific American Juni uliopita tu. Ingawa miaka bilioni nane yasikika kuwa wakati mrefu sana, ni karibu nusu tu ya umri wa sasa uliokadiriwa wa ulimwengu wote mzima. Hili husababisha tatizo maalumu, kwani, kama hiyo ripoti inavyoendelea kusema, “habari nyinginezo huonyesha kwamba nyota fulani zina umri wa angalau miaka bilioni 14.” Makadirio ya Freedman yakithibitika kuwa kweli, nyota hizo za kale mno zitakuwa na umri mkubwa zaidi kupita mshindo mkubwa wenyewe!

Tatizo jingine bado la mshindo mkubwa limetokana na uthibitisho wenye kuongezeka kwa haraka wa “utupu-tupu” katika ulimwengu wote mzima ambao una ukubwa na miaka-nuru bilioni 100, ukiwa na magalaksi kwenye upande wa nje na utupu wa ndani. Margaret Geller, John Huchra, na wengineo kwenye Kitovu cha Astrofizikia katika Harvard-Smithsonian wamepata kile wanachokiita ukuta mkubwa wa magalaksi wenye urefu upatao miaka-nuru milioni 500 kuvuka anga la kaskazini. Kikundi kingine cha waastronomia, ambacho kilikuja kuitwa Seven Samurai, kimepata uthibitisho wa mkusanyo tofauti ya kianga, ambao wanauita Mvutani Mkuu, ambao uko karibu na kilimia cha kusini cha Hydra na Centaurus. Waastronomia Marc Postman na Tod Lauer waamini kwamba ni lazima kuna kitu fulani kikubwa zaidi kilichoko mbele ya kilimia cha Orioni, kinachosababisha mamia ya magalaksi, kutia ndani na yetu, kufuliza kuelekea upande huo kama vyelezo kwenye “mto angani.”

Muundo huu wote wamakisha. Wanasayansi wa anga wasema huo mlipuko kutoka kwa mshindo mkubwa ulikuwa mwanana mno na wenye kufululiza, ikitegemea unururishi ambao hudaiwa ulisalia nyuma. Mwanzo mwanana kama huo ungeweza kufuatishaje muundo mkubwa na tata kama huo? “Uvumbuzi mpya wa hivi majuzi wa kuta na vivutaji ulizidisha hilo fumbo la jinsi muundo mkubwa kama huo ungetokea mnamo umri wa miaka bilioni 15 wa ulimwengu wote mzima,” lakiri Scientific American—tatizo ambalo huzidi kuwa baya Freedman na wengineo wanapopunguza zaidi umri uliokadiriwa wa ulimwengu wote mzima.

“Tunakosa Visababishi Fulani vya Kimsingi”

Ramani za Geller zenye mipanuko mitatu ya maelfu ya mkusanyo wa kigalaksi, uliofungamana pamoja, kupitana-pitana, na wenye kuenea imebadili jinsi wanasayansi wanavyouona ulimwengu wote. Yeye hajifanyi kuelewa kile akionacho. Uvutano pekee huonekana kutoweza kueleza chanzo cha ule ukuta wake mkubwa. “Angalabu mimi huhisi tunakosa visababishi fulani vya msingi katika jaribio letu la kufahamu muundo huu,” yeye akiri.

Geller aliongezea hivi kuhusu mashaka yake: “Kwa wazi hatujui jinsi ya kueleza miundo mikubwa katika muktadha wa Mshindo Mkubwa.” Mafasiri ya muundo wa kianga kwa msingi wa uchoraji wa sasa wa mbingu uko mbali na kuwa hakika—ni kama vile kujaribu kuchora ramani ya ulimwengu wote kwa kutegemea habari kidogo sana. Geller akaendelea: “Siku moja huenda tutagundua kwamba hatukuwa tukieleza mambo kwa njia ifaayo, na tukifanya hivyo, hiyo itakuwa dhahiri sana hivi kwamba tutashangaa kwa nini hatukuwa tumefikiria hilo mapema zaidi.”

Hilo laongoza kwenye swali lililo kubwa kuliko yote: Ni nini kinachofikiriwa kuwa kilisababisha mshindo mkubwa wenyewe? Si mwingine ila Andrei Linde, mmoja wa waanzilishi wa fasiri tutumuvu ya nadharia ya mshindo mkubwa, akiriye waziwazi kwamba nadharia ya mshindo mkubwa haijibu maswali haya ya msingi. “Tatizo la kwanza, na lililo muhimu, ni kule kuwapo kwa mshindo mkubwa,” yeye asema. “Mmoja huenda akauliza, Ni nini kilitokea kwanza? Ikiwa wakati-anga haukuwapo, kila kitu kingewezaje kutokea kutoka kwa utupu? . . . Kuelezea umosi huu wa mwanzoni—mahali na wakati ulipoanza—bado hubaki likiwa tatizo lisiloweza kutatuliwa la taaluma ya anga ya kisasa.”

Makala fulani katika gazeti Discover hivi majuzi ilifikia mkataa kwamba “hakuna mwanaanga mwenye kusababu angedai kwamba Mshindo Mkubwa ndiyo nadharia pekee katika huo msururu.”

Sasa acheni tutoke nje na tutafakari umaridadi na fumbo la dari ya kinyota.

[Maelezo ya Chini]

[Sanduku katika ukurasa wa5]

Miaka-Nuru—Timazi ya Kianga

Ulimwengu wote mzima ni mkubwa hivi kwamba kuupima kwa maili au kilometa ni kama kupima umbali kutoka London hadi Tokyo kwa mikrometa. Kizio kifaacho zaidi cha kupima ni miaka-nuru, umbali ambao nuru husafiri kwa mwaka, au kilometa 9,460,000,000,000 hivi. Kwa sababu nuru ndiyo kitu chenye mwendo wa kasi mno katika ulimwengu wote mzima na huhitaji sekunde 1.3 tu kusafiri hadi mwezini na karibu dakika 8 hivi hadi kwenye jua, mwaka-nuru ungeonekana kuwa mkubwa kweli!